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【技术分享】ECAS系统在重型车辆上的应用
2019-02-28 09:52:46· 来源：《汽车电器》 作者：陈智慧，刘金朝，位堂杰
摘要：阐述ECAS电控系统在空气悬架中的结构组成及工作原理，介绍ECAS系统在实际使用过程中的注意事项。关键词：空气悬架；ECAS；电子控制载货汽车ECAS （Electro
摘要：阐述ECAS电控系统在空气悬架中的结构组成及工作原理，介绍ECAS系统在实际使用过程中的注意事项。
关键词：空气悬架；ECAS；电子控制
载货汽车ECAS （Electronically Controlled Air Suspension ）意为车辆空气悬挂的电子控制系统。随着生活水平的提高，人们对车辆的乘坐舒适性和稳定性的要求也越来越高。20世纪50年代初期，欧美开始在客车和载货汽车上使用空气悬架系统。90年代末期，空气悬架在欧美重型载货汽车上的使用比率达到80 %以上。截止目前，空气悬架在欧美重型载货汽车上的使用率超过90 %，且6X2空气悬架属于主流。空气悬挂相比机械悬挂（钢板弹簧）有很大的优越性，尤其是舒适性得以大大提高之后，空气悬挂在载货汽车和挂车上的应用也越来越广泛。
1 ECAS系统应用介绍
1.1 空气悬架装置
通常重型载货汽车车型上的后桥悬架系统有钢板 弹簧式和橡胶悬架2种类型。为了减轻车体自身的质量 以及改善驾乘的舒适性和对易损货物的保护，使用空 气悬架起到了很好的减振和减轻质量的作用。空气悬 架系统由执行机构、测量系统、反馈系统和能源系统4 部分组成。主动悬架能够根据汽车的运动状态和路面 状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使悬架处于最 佳减振状态，使车辆在各种路面状况下都会有良好的 舒适性［1］。
1.2 气囊结构
八、九气囊悬架车型配置康迪泰克气囊总成见图1。其减振工作高度可以通过空气压力调整，不受载荷影响。与其它减振器零件不同，气囊减振器没有静态偏移。即使在载荷变动的情况下，工作高度在一个使用简便的自动控制系统作用下就能保持一致。隔振效果不受载荷影响。因为弹簧刚度与额定承载量成正比，隔振效果与载荷大小基本无关，所以载荷变动气囊的固有频率保持不变［2］。
图1 康迪泰克气囊总成
1.3 基础介绍
分别对重汽公司T 7H - 6×4空气悬架系统（ 八气囊， 图2 ） 和T 7H - 6×2空气悬架系统（九气囊，图3）进行介绍。
T 7H - 6×2车型共有驱动桥左右气囊4个、提升桥左右气囊4个、提升气囊1个共9个气囊。其车架基本参数为： 轴距：1400 mm，悬架高度： 210 m m ， 上跳距离：90 mm，下跳距离：100 mm，后桥提升高度：120 mm，中桥载荷：13 t，后桥载荷：13 t。
图2 6×4车型八气囊空气悬架系统
图3 6×2车型九气囊空气悬架系统
2 ECAS电路控制原理
2.1 ECAS电控系统组成
ECAS系统主要由ECAS电子控制器、电磁阀、高 度传感器、遥控器和气囊等部件组成，见图4。其中高 度调节器负责检测车辆高度的变化；电子控制器接受 输入信息，判断当前车辆状态，激发电磁阀工作，最 终由电磁阀实现对各个气囊的充放气调节［3］。ECAS系 统布置原理见图5。
图4 ECAS系统组成部件
图5 ECAS系统布置原理图
车桥上升下降的工作原理：高度传感器安装在 车架上（图6），通过摆杆与桥连接。当车身与桥高 度变化时，高度传感器内产生感应电流。电信号传到 ECU，ECU将此高度变化与其内储存的设定高度进行比较，给出信号控制电磁阀给气囊充气或排气，从而实现车身高度恒定控制。
图6 高度传感器安装位置
2 . 2 E C A S系统操纵使用说明
驾驶员主要通过3个翘板开关和1个遥控器对ECAS系统进行使用控制。其中翘板开关原理见图7。
图7 翘板开关原理图
1）提升轴升降开关（3挡自复位式） 如果车辆匹配了提升轴升降开关，则可通过此开关控制提升轴的提升和降落。此开关的功能与遥控器上提升轴的控制（部分遥控器支持）等同。需要说明的是提升轴的位置只有2种状态：提起和落下。因此按动开关或遥控器后，提升轴会自动持续地进行充放气至相应的位置，不可能停留在中间位置。通过仪表板上的提升桥控制灯可以了解当前提升轴是否处于提升状态，如果提升桥提升，则提升桥灯应点亮。
2）驱动帮助开关（1挡自复位式） 如果车辆匹 配了驱动帮助开关，则可通过此开关激活驱动帮助功 能。驱动帮助功能是电控空气悬架系统提供的特殊辅 助功能，激活此功能后系统会将提升轴或随动轴上的 承载载荷向驱动轴转移，直至驱动轴达到最大载荷。 这样可以使驱动轴对地面的正压力达到最大，从而使 车辆的驱动力达到最大。通常在车速低于30 km/h时 （包括30 km/h）允许激活驱动帮助开关，在车速超过 30 km/h后驱动帮助功能将自动关闭。持续按下驱动帮 助开关5 s以上，激活的驱动帮助功能将强制关闭。
3）三高度选择开关（3挡开关） 不操作开关时为正常高度，当调到高度1挡位时车架升高25 mm，当调到高度2挡时车架降低25 mm。
2.3 遥控器（图8）操作介绍
2.4 ECAS电控系统控制原理
E C A S 是电子控制空气悬架的复杂系统。其中ECAS-ECU是控制中枢，负责接收各种传感器输入的信号并进行运算，然后给执行器输出控制悬架的刚度、阻尼力和车架高度的信号。同时，ECAS-ECU还监测各传感器的信号是否正常，若发现故障，则存储故障代码和相关参数，并点亮故障指示灯［4］。重汽ECAS系统还包含提升桥电磁阀和主电磁阀，负责车架和提升桥的升降。在驱动桥左后、右后气囊，提升桥左前气囊、提升气囊上装有4个气压传感器，在驱动桥上方的左右车架上装有2个高度传感器。ECAS控制电路示意图见图9。
A701—ECAS ECU A710—遥控器 B701—提升桥压力传感器 B702—驱动桥左压力传感器 B703—驱动桥右压力传感器 B704—提升气囊压力传感器 B705—驱动桥右高度传感器 B706—驱动桥左高度传感器 S170—提升轴升降开关 S171—三高度选择开关 S172—驱动帮助开关 Y701—提升桥主电磁阀 Y702—驱动桥电磁阀
图9 ECAS控制电路示意图
在图9中，传感器B701、B702、B703的电源和负极都是来源于ECAS-ECU上第2个插接器上的端子；电磁阀Y701、Y702、Y703的电源也是来源于ECAS-ECU上第2个插接器上的端子。翘板开关上的输入信号都是来自整车上的24 V电，并用ECAS-ECU上的端子判断是否有24 V电，来确定翘板开关的工作状态。
结合ECAS控制电路图可以看出，在首次装配完成ECAS系统后，通过整车上的30电、15电和搭铁线为ECAS-ECU供电，此时ECAS-ECU正常工作，应对ECAS-ECU进行参数标定，主要包括3个高度值的标定，将所需的高度值写入到ECU中。这样便于驾驶员在日后使用时，直接操作遥控器或者翘板开关就可以使ECAS-ECU做出相应的输出到各电磁阀，完成预先设定好的功能。对于6×2车型，在对后桥提升的过程中，E C A S - E C U会通过与整车所连接的C A N - H和CAN-L线将提升工作信号传输到组合仪表上，组合仪表显示相应的指示符，提醒驾驶员此时提升桥处于提升状态。若ECAS系统发生故障，ECAS-ECU则通过CAN线发出系统故障信号给组合仪表，组合仪表上的ECAS故障指示灯亮起，起到实时提醒的作用，使ECAS系统在使用过程中更加安全可靠。
3 ECAS系统的优点
1）高度可调，提高运输效率。如快速拖挂，快速装卸货物。
2）车辆轻量化。在驾驶过程中减少空气消耗，降低空气阻力，降低油耗，减少轮胎磨损。
3）后桥为随动桥，在空载、半载条件下，可以提升。通过提升桥，实现最佳辅助驱动功能。
4）平顺性较好，固有频率较低，舒适性较高。
5）保持底盘高度不变，可以有效保护货物，减少货物在运输途中的损坏，并降低车辆对道路的冲击。
4 注意事项
1）ECAS遥控器仅在车速小于30 km/h时才会起作用， 车速超过30 km/h后，不能通过ECAS遥控器进行操作。
2） 无论整车处于何种高度， 当车辆时速超过 30 km/h时，都会自动恢复到正常高度（程序设定）。
3）操作提升桥时，需要将整车恢复到正常高度，然 后再进行后桥提升，提升高度为120 mm。
4）车辆只有在空载和半载的情况下，可以提升后 桥，一旦驱动桥轴核超过13 t，后桥就无法提升。
5） 整车高度的调节是在一定范围内实现的，正常 悬架高度210 mm（车架下翼面距车轮中心），以正常 高度为基准，可实现车架向上100 mm和向下90 mm的调 节。
6） 使用提升桥功能时，提升桥提升的高度必须满 足挂车正常使用要求。该车整车底盘高度较高的情况 下，提升桥提升后，将可能导致提升桥轮胎上顶点接 近或超过鞍座平面。
7） 在制动过程中，ECAS将不起作用。
本文来自期刊《汽车电器》
作者：陈智慧，刘金朝，位堂杰
整理编辑：Zoe
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